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一氧化氮（NO）是很多生理过程中关键的自由基信使，例如血管舒张、血压调节、血小板活性的抑制、神经通信和免疫应答等，因此也称为内皮衍生舒张因子（EDRF）。这些过程都受到酶促NO释放的调控，内源性NO的产生是以L-精氨酸和分子氧作为底物，并在多种类型细胞中存在的一氧化氮合酶（NOS）家族的催化下完成。由于NO的分子很小，又有很好的脂溶性，因而可以很方便地穿过细胞膜扩散到它要发挥作用的生理靶点。另一方面，细胞内NO的过量产生涉及一些疾病，包括风湿性关节炎、恶性肿瘤、移植排斥反应和阿尔兹海默症。因此，实现对活细胞释放的NO进行实时定量的分析是基础研究和药物研究等很多领域需要解决的关键问题。然而，由于生物体内细胞只释放痕量的NO，其半衰期短、扩散迅速并且极易与氧气发生反应，因而为生物体系中NO的实时定量检测带来了很大困难。

图1. N-G/FePc/Nafion/PLL ITO电极的构建及实时检测NO的示意图

电化学传感器由于具有制作成本低、易微型化、响应迅速、灵敏度高等优点，在实现生物样品中NO的直接、实时快速在线检测方面具有独特的吸引力。由于酞菁环具有18个π电子组成的大π共轭体系，铁酞菁（FePc）具有良好的电化学和电催化性质，但是在传感应用中稳定性较差，直接吸附在电极表面易脱落。因此人们需要把这类金属共轭配合物负载到稳定、导电性好的基质上，同时需要保证传感器的灵敏度和电子传递速率得到提高。氮掺杂石墨烯（N-G）可以为非共价功能化提供更多的活性位点，氮原子的孤对电子能够有效锚定金属纳米粒子，在N-G上负载FePc能够为电极带来新颖的电催化性能。

近日，华东理工大学的叶邦策教授团队和复旦大学的刘宝红教授团队，通过N-G/FePc/Nafion/PLL复合物对ITO电极的修饰，报道了一种可用于实时检测人脐静脉内皮细胞（HUVECs）中NO释放量电化学传感的新方法。N-G表面高度离域的大π键和FePc的共轭大环之间通过π-π相互作用非共价结合在一起，得到的纳米复合物为ITO传感平台提供了良好的电催化性能。在该体系中，ITO电极由于具有良好的导电性和光学透明性，不仅可用作电化学传感界面，还用作细胞生长和粘附的基底，同时在实验过程中易于观察细胞生长的形态。该传感器表现出高灵敏和高选择性NO定量分析的能力，且具有很宽的线性范围和较低的检出限。作者最后将微传感器应用于HUVECs的NO实时释放分析，完全满足细胞生长所需的条件，并且对NO的释放响应迅速，实现了该体系内药物刺激后NO浓度变化的实时监控，有望应用于多种复杂的生物体系中。

相关研究成果近期发表在Analytical Chemistry 上，文章的第一作者为华东理工大学的师资博士后徐慧颖。

该论文作者为：Huiying Xu, Chong Liao, Yujie Liu, Bang-Ce Ye and Baohong Liu

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Iron Phthalocyanine Decorated Nitrogen-Doped Graphene Biosensing Platform for Real-Time Detection of Nitric Oxide Released from Living Cells

Anal. Chem., 2018, 90, 4438, DOI: 10.1021/acs.analchem.7b04419

课题组简介

叶邦策，华东理工大学教授，博士生导师，教育部“长江学者”特聘教授；教育部新世纪优秀人才支持计划学者（2007年）、上海市教委曙光学者（2006年）、上海市科委优秀学科带头人（2011年）；中国生物医药协会生物芯片委员会委员、中国仪器仪表学会分析仪器分会第六届化学传感器专业委员会委员、中国微生物学会分子微生物学及生物工程专业委员会委员、全国生化检测标准化技术委员会委员、上海市生物信息学学会理事；Biotechnology & Applied Biochemistry期刊副主编、Biotechnology Journal编委；2016年获教育部自然科学二等奖，2008年荣获上海市技术发明二等奖，2007年获明治乳业生命科学奖；课题组主要研究方向：(1) 生物分析及生物传感研究；(2) 合成生物学及智能生物系统的设计；近年来在Proc. Natl. Acad. Sci. USA、Cell Chemical Biology、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Anal. Chem.、J. Biol. Chem. 等期刊发表SCI论文150多篇；先后主持国家863项目、国家自然科学基金（重点项目、科学仪器专项、面上项目）、教育部科技研究重大项目、上海市科委重点项目等。

叶邦策

http://www.x-mol.com/university/faculty/49711

刘宝红

http://www.x-mol.com/university/faculty/9643

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